Etude de l'interaction entre un jet et la convection naturelle dans une cellule d'habitation

par Jan-Patrice Simoneau

Thèse de doctorat en Génie civil - Transferts thermiques

Sous la direction de Francis Allard.

Soutenue en 1989

à Lyon, INSA , en partenariat avec LEH - Laboratoire d'Equipement de l'Habitat (laboratoire) .

mots clés

• Logement
• Écoulement laminaire
• Turbulence

Résumé

Ce travail a pour but une approche numérique de la convection mixte due à l(action d'un jet d'air anisotherme dans une cellule d'habitation. Après avoir rappelé les lois et les équations gouvernant la convection, dans notre cas, nous exposons le traitement numérique pas différences finies que nous avons appliqué à ces équations ainsi qu'une première validation e notre modèle numérique effectuée pour le régime de convection naturelle laminaire. Nous faisons ensuite une approche de la convection mixte bidimensionnelle laminaire et mettons en évidence différents types d'écoulement pour les cas d'injection à co-courant et à contre-courant. Une étude complémentaire est menée pour prendre en compte les cavités à géométrie complexes : parois intérieures, frontières libres. Nous présentons ensuite le traitement des écoulements turbulents par un modèles k-epsilon sans fonction de paroi, et une comparaison est effectuée pour la convection naturelle turbulente. Enfin, le dernier chapitre est consacré aux résultats expérimentaux en convection mixte obtenus sur une échelle de taille réelle et à nos premières simulations numériques de la convection mixte turbulente bidimensionnelle.

Titre traduit

= Investigation of interactive phenomena between an air jet and natural convection in a dwelling unit

Résumé

The aim of this work is a numerical and experimental approach of mixed convection induced by ab air injection into a dwelling cell. We first present physic laws and governing equations of the flows inside the cell, and then the numerical treatment using finite differences. Results for laminar natural convection are compared with existing works. Then an approach of two-dimensional mixed convection allows us to find characteristic flow regimes for aiding or opposing flow of natural convection. Cavities with complex geometries such as inside boundaries and free boundaries are also studied. Afterwards, we present turbulence modelling using a k-epsilon model and no wall function. Comparison with other works is done about turbulent natural convection. In the last chapter, we show experimental results relative to mixed convection within a real scale cell and first numerical simulation of two-dimensional turbulent mixed convection.